超声波辅助降解壳聚糖的研究

　　（沙洲工学院纺织工程系，江苏张家港215600）聚糖的反应能在较低温度进行，降解反应速度提高近3倍，且产物白度令人满意。

　　壳聚糖及其衍生物，由于其的性能，在纺织、印染、食品、化工、医药、农业等方面得到了广泛的应用。壳聚糖的应用性能与分子量密切相关，例如，不同分子质量的壳聚糖作为棉织物染色增深剂的作用效果是不同的；在一些保健食品、药物、化妆品添加剂等方面则要求低聚壳聚糖，但从虾或蟹壳中直接提取的壳聚糖的分子量通常为几十万至上百万，因此必须采用合适的方法对壳聚糖进行降解。

　　壳聚糖降解方法的种类很多，有酶法降解、酸降解法、氧化降解法、放射性射线降解法等，但多尚处于。

　　显然，采用超声波降解，超声波的作用是显著的，但壳聚糖的降解速度很慢，180min后壳聚糖的分子量依然较大；采用H22降解，其降解速度较快，150min后壳聚糖的分子量降到1.14万左右；而超声波和H22相结合，则大大加速了壳聚糖的降解反应，40min后壳聚糖的分子量降至0.7万左右，与H2O2降解法相比，降解反应速度提高了近3倍。

　　超声波与H22相结合大大加速壳聚糖降解反应的原因尚不清楚，但在此条件下壳聚糖的降解可能包括以下三个方面：械效应和热效应的作用促使壳聚糖1，4-苷键的随机性切断，致使壳聚糖降解；（2）H22的氧化作用，促使壳聚糖1，4-苷键的断裂而发生降解；（3）超声波对H22氧化降解的促进作用：首先，超声波能促使壳聚糖分子的进一步溶解，溶剂分子和壳聚糖分子的相对运动所产生的剪切作用，促使溶液的粘度降低，有利于降解反应的进行；其次，超声波的‘空化作用“，使壳聚糖破碎或者产生微隙，促进H22的渗透，增加了H22与壳聚糖分子接触的机会，促进反应的进行；另外超声波的作用，使H22和壳聚糖分子能量增加，也能加快反应的进行。

　　1可以看出，超声波辅助H22氧化降解壳聚糖的作用不仅仅是（1）、（2）两方面的加合，其中（3）的作用是更重要的。

　　2.2超声波辅助H2O2氧化降解壳聚糖的影响因素2.2.1乙酸浓度的影响：加入乙酸的目的，一方面是促进壳聚糖的溶解，另一方面是壳聚糖的1，4-苷键对酸敏感，在酸性条件下易发生断裂。因此加入乙酸的量只要保证壳聚糖的溶解和溶液的酸性即可，经实验确定采用5的乙酸溶液作介质为宜。

　　2.2.2壳聚糖浓度的影响：壳聚糖的浓度太高，不利于壳聚糖的溶解从而影响降解的进行，浓度太低则壳聚糖总量的作用效率较低。实验发现，一方面，超声波的作用加速了壳聚糖的溶解和粘度的降低，因此可以采用较高的壳聚糖浓度；另一方面，在可以溶解的壳聚糖浓度范围内，壳聚糖浓度对降解速度的影响很小，因此确定采用壳聚糖浓度为4进行降解。

　　2.2.3H2O2浓度的影响：分别采用H2O2与壳聚糖糖单元摩尔比为0.5、。0和2. 0进行降解试验，结果表明，加入H22与糖单元摩尔比为0.5时，反应进行略慢，可能是H2O2的浓度太低，但加入H2O2与糖单元摩尔比为1. 0和2.0时，其降解速度几乎相同，这一结果表明，在超声波条件下，过多的H2O2并不能明显提高降解速度。因此本实验确定加入H22与糖单元摩尔比为1.0，这样既减少了H22的用量，又有利于反应结束后残余H2O2的去除。

　　1）超声波作用使壳聚糖降解，即超声波机lit张峰等：超声波辅助降解壳聚糖的研究的降解情况，结果表明，在超声波条件下，温度的提高略能加快降解反应的速度，但影响不明显；从降解产物的颜色来看，30°C时，产物白度令人满意，50°C略带黄色。而70°C黄色明显，因此本实验确定采用30C进行降解反应。

　　3结论综上所述，采用超声波辅助H22氧化降解壳聚糖有以下优点：（1）能采用较高的壳聚糖浓度进行降解反应；（2）能减少H2O2的用量；（3）能在较低的温度进行，减少了能量消耗；（4）由于降解反应在较低温度进行，产物白度令人满意；（5）大大加快了降解反应的速度。在30C，采用降解体系为4的壳聚糖的5乙酸溶液，加入H22与糖单元摩尔比为1.0，进行超声波辅助降解40min60min可获得满意的结果。